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一些金屬化合物具有異乎尋常的儲(chǔ)氫能力，如稀土類化合物（LaNi5）、鈦系化合物（TiFe）、鎂系化合物（Mg2Ni）以及釩、鈮、鋯等金屬合金。這些化合物可以像海綿吸水一樣大量吸收氫氣, 并且安全可靠, 人們形象地稱之為儲(chǔ)氫金屬。
研究證明，儲(chǔ)氫金屬之所以能吸氫是因?yàn)樗蜌錃獍l(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。首先氫氣在其表面被催化而分解成氫原子，然后氫原子再進(jìn)入金屬點(diǎn)陣內(nèi)部生成金屬氫化物，這樣就達(dá)到了儲(chǔ)氫的目的。由于這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，M(金屬，固相)+H2(氣相，PH2氫壓力)
MHX(金屬氫化物，固相)。所以，在使用時(shí)可制氫氣的釋放。
稱得上“儲(chǔ)氫合金”的材料就像海綿吸水那樣能可逆地吸放大量氫氣。一旦氫與儲(chǔ)氫合金接觸, 即能在其表面分解為H 原子, 然后H 原子擴(kuò)散進(jìn)入合金內(nèi)部直到與合金發(fā)生反應(yīng)生成金屬氫化物。此時(shí), 氫即以原子態(tài)儲(chǔ)存在金屬結(jié)晶點(diǎn)內(nèi)(四面體與八面體間隙位置)。在一定溫度和氫壓條件下的這一吸、放氫反應(yīng)式可以寫成:
合金吸氫時(shí)放熱, 放氫時(shí)吸熱。
從上述的簡單描述中我們可以進(jìn)一步概括歸納出這種儲(chǔ)氫技術(shù)的特點(diǎn)和適合的應(yīng)用領(lǐng)域。
儲(chǔ)氫合金對(duì)氫具有選擇吸收特性, 只能吸氫而不能吸收(或極少吸收)其它氣體, 這使其具備了提純或分離氫氣的功能。氫化反應(yīng)后氫是以原子態(tài)(而不是分子)方式儲(chǔ)存, 故儲(chǔ)氫密度高, 安全性好, 適于大規(guī)模氫氣儲(chǔ)運(yùn)。
儲(chǔ)氫意義
一個(gè)單位體積的儲(chǔ)氫金屬材料, 可以吸收自身體積1300倍的氫氣( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，較好地解決了氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題。其意義十分深遠(yuǎn)，一是使占地球表面79%的浩瀚海洋有可能成為人類的動(dòng)力之源。二是由于儲(chǔ)氫金屬材料儲(chǔ)氫密度大、壓力低，所以可以做成小型儲(chǔ)氫容器直接裝在某些實(shí)驗(yàn)設(shè)備用作氫源( 如氫原子鐘)。三是利用儲(chǔ)氫金屬放氫吸熱、吸氫放熱的特性， 可以獲得液氫溫度并用以制成無振動(dòng)制冷機(jī)，在軍工和航天上具有重要應(yīng)用。四是利用儲(chǔ)氫金屬放氫壓力隨溫度大幅度變化的特性可以制成沒有振動(dòng)的壓縮機(jī)。人類還可以把儲(chǔ)氫金屬用作燃料電池的電極從而制成發(fā)電裝置?？傊瑑?chǔ)氫金屬是一種新型功能材料, 其應(yīng)用領(lǐng)域是十分廣泛的。
